半導體零組件供應緊張問題難解,然而新廠建造曠日廢時,短期內可行做法是提升生產效率,如利用自動化軟體幫助晶圓廠安排生產流程,但由於機器精密程度極高且工序繁複,整體效率改善幅度往往非常小。
綜合Fortune與eeNews Europe報導,近期硬碟大廠希捷(Seagate)位在北愛爾蘭Derry的工廠開始使用由英國新創企業Flexciton開發的軟體。這套軟體的基本運算概念為混合整數線性規劃(MILP),MILP比起其他最先進的機器學習技術都要更勝一籌,可找到並非僅是「更佳」而是數學上「最佳」的工廠調度解決方案。但MILP過去的問題在於計算速度太慢,往往難以投入狀況瞬息萬變的產線運用。
Flexciton的解決方法是,將問題分解成一系列子問題,得出解法後再進行統合;結合機器學習技術,透過分析即時資料而非歷史資料,可在15分鐘內為複雜程度最高的工廠計算出對當下時間點而言最佳的解決方案。經希捷Derry廠進行概念驗證,發現生產效率提升幅度可達10%,目前該廠已有60%設備導入這套軟體,預計在年底前擴大使用到所有產程上,雖然預估實際改善幅度可能只有概念驗證結果的一半程度,但希捷仍認為是極大的進步。
對半導體產業而言,自動化並非新鮮事,但Flexciton強調,即便在先進晶圓廠,負責產程規劃的自動化軟體,背後所依循的往往仍是人為決定或按照歷史經驗制定的規則。然而晶圓廠設備複雜如斯,具高度不可預測性,唯有機器學習方能解決問題。
Flexciton表示,透過計算週期時間或半導體單位製造時間等方式推估,新系統將為一座典型大晶圓廠帶來7~10%的效率提升,等於每個月可省下300萬~500萬美元。除半導體外,新系統亦可應用在幾乎所有生產流程複雜度高的產業,例如太空或化學等。
即便在短缺問題發生以前,改善產線排程一直是晶圓廠的首要之務,畢竟半導體產線複雜程度與日遽增,10年前一顆常見晶片的生產約只要200道步驟,但時至今日早已破千。同時,效率最高的製造商也往往能拿下最多的市佔,如全球龍頭台積電,許多生產效率指標皆名列前茅。
Flexciton受到客戶青睞,也吸引投資人注意,近期宣布完成由Saras Capital領投的A輪1,500萬英鎊(約2,068萬美元)融資,並且目前總金額已上升至2,100萬英鎊。這筆資金將用於擴大員額,以便服務更多半導體客戶。
目前Flexciton擁有41名員工,由數學、半導體產程安排、人工智慧(AI)、資料科學與軟體開發等各領域人才組成。除製造以外,Flexciton也看到晶片設計市場的商機,畢竟如何讓一款晶片在特定晶圓廠的生產效率最大化,未來也可能成為在上游設計階段就必須納入重點考量的事。
半導體是現代生活的基石,業界在投入更多資源進行擴張前,必須首先考量如何更有效率利用現有資產,滿足持續成長的市場需求。因此Flexciton表示,首要目標是成為晶圓廠營運市場龍頭,之後才考慮發展其他產業領域。